【手続補正書】
【提出日】平成18年5月22日(2006.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】太陽光発電パネルの取り付け方法
【技術分野】
【０００１】この発明は、太陽光発電パネルの発電効率を高めるため、取り付け機構のパネルを可動な状態して、手動又は電動により作動させる。そして出来るだけ長い時間、太陽光線の入射角度に対して、パネル面を、直角に近い状態に保持しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】従来より太陽光発電パネルは、枠に固定され、屋根の角度に合わせて取り付けられている。したがって常時変化している太陽光線の入射角度に対して、パネル面が効率の良い直角になる事はあまりない。この変化を南方向からの入射光について調べるため、大きく月別にまとめたデータを見ると、４月にだけ太陽光線の入射角度が６０°になることがある。屋根の勾配が３０°の場合に、パネル面は太陽光線に対して直角になる。また朝から晩にかけての、東西方向の太陽光線とパネルの関係については、前者より、太陽光線の角度の変化が大きく、変化の速度が早い相違いはあっても、その内容は同じで、太陽光線に対して、パネル面が効率の良い直角に近くなることは少ない。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】太陽光線の南方向からの入射角度は、１２月の一番低い時で水平面となす角は３０°。一番高いのは７月で、水平面とのなす角は７８°である。また東西方向の太陽光線の入射角度は、午前９時には東より４０°、午後３時で西より３４°である。これらの間を常時移動している太陽光線の入射光に対して、太陽光の発電パネル面の上下左右を、日照がある間の出来るだけ長い時間、直角に近い状態に保持しようとするものである。またパネルの角度調整が、容易に出来る様にしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】取り付け機構の外枠を固定したまま、南北方向にパネル面が自由に動き、角度調整ができるように、北に向かってパネル面の内枠の左右に軸を設け、外枠に軸受けを作る。また東西方向についても、東側から見たパネル面の左右に軸を内枠に軸受けを設ける。この自由に角度調整が出来るパネルを、取り付け機構に組み付ける。パネルの角度の固定または作動が自由にできる、ネジ或いはウオームギャー等を使って、手動または電動によって駆動する。これらの作動範囲を決定して、角度調整の問題を解決するのが太陽光線を利用した角度のセンサーである。太陽光線の角度のセンサーは小さな穴より太陽光線を導入して、手動のときは入射光線がパネル面に直角かどうかを指示する。また電動のときは、入射光線がパネル面に直角で無い時に、電流を流して、自動的に角度の調整が出来るようになっている。
【発明の実施形態】
【０００５】以下、発明の実施形態について説明する
（イ）南北の太陽光線の入射角度は、南側の９０°の範囲を出る事はない。そして最低の１２月から、一番高い７月まで、半年を掛けて高く上っていく。その後は全く同じではないが、同じ範囲を１２月に向かって戻って行く。其の移動はゆっくりで、１ケ月かかっても角度の変化が１０°を出ることは少ない。したがって発電パネル２の角度調整は少なくて調整は容易である。４月には、パネル面２が水平面とのなす角が３１°で、太陽光線７と直角に成る。これを基準にして計算すると、１２月に太陽光線に対して、パネル面２を直角にするには、２９°足せばよい。７月向きのパネル状態にするには１９°減らせばよい。太陽光線７の入射角度は図３のように、１２月３０°２月３７°３月４７°４月５９°５月６９°７月７８°である。太陽光線７に直角なパネル２が水平面とのなす角は１２月６０°４月３１°７月１２°。此は各、月初めの１２時のデータである。東西の朝夕の太陽光の入射角度は一日で１３０°の範囲を移動する。入射角度は図５のように、９時東より４０°１０時５３°１１時７０°１２時は９０°１時西より６８°２時４９°３時３４°で、太陽が東西に直線的に移動する１０月のものである。なおこのデータは、パネル２を固定すると、太陽光線７との直角性に、見逃せない大きな歪が出来る事を示している。
（ロ）本願の取り付け機構を手動で使うときは、パネル面２と水平に固定された太陽光線のセンサー６の指示を目で確認しながら、センサーの中の入射光が直角になるように操作する。これに連動して、パネル面が太陽光線と直角になる。センサー６には、南北方向の角度を修正するものと、東西方向を修正するものとの二種類の操作機構がついている。これを使って調整をすれば、容易に太陽光に対して、パネル面２を、直角に近い状態に保つことが出来る。このセンサー６は基本的には、二枚の平行な板に、垂直に穴があけられていて、太陽光線７が板面に垂直のときだけ、下の板の穴を光線が通るようになっている。垂直でないときは、光線が穴以外の板の上にあって、移動する方向を指示しているので、操作してパネル面２、すなわちセンサー面を動かして、下板の穴に光線を入れて直角性を保てばよい。手動の場合、本願の取り付け機構は多くの条件に対して、ほとんど対処できるが、取り付け場所等によっては、人間の操作の方が出来ないことがある。それを解決するには簡素化して対処するより無い。この実施にあたっては、先ず調整の回数を減らす事が考えられる。それより簡単にするには調整の手数のかかる東西の調整を取りやめて、南北の調整一本にする。この南側での太陽の移動は非常に遅いので、月に１．２回の調整で充分に対処できる季節もある。これ以上に簡素化するには、センサー６の使用をとりやめて、あらかじめ設定され表示されている、月別の定まった場所に器具を使って、或いは遠隔操作で固定することも出来る。
（ハ）電動にすると、上述の問題点をほとんど解決することが出来る。取り付け機構や、その他の機能や構成については、手動の場合とあまり変わりが無い。ただセンサー６の２番目の板が、感光の物質、あるいは発電板等に変わり、下の板の穴より太陽光線が外れたときに電流が流れるようになっている。従ってモーターは全く自動的に必要な角度の修正を、刻一刻と、休み無く続ける事になる。なお駆動用のモーターはセンサーと同じように２系統になっている。各系統のモーターが、一箇所で作動すれば、パネルは系統別にアームで連結されているので全てが、同じ角度で作動するようになっている。
【発明の効果】
【０００６】太陽光線７の、あらゆる角度からの入射光線の範囲内で、パネル面２を入射光線に対して直角に近い状態に保持することに可動な取り付け機構と、太陽光線の角度センサー６と、これらを実際に駆動して角度の変更、固定を実施する手動や電動の駆動装置の組み合わせによる、本願の太陽光発電パネルの取り付け方法はいろいろな形態のものとして使うことが出来る。手動では最も簡単な形式の、南からの正午の入射光線に、補正を限定して使うことも出来る。この場合、月２回のセンサー６を使った補正で、相当のところまでパネル２を太陽光線の入射角に対しての直角性を保つことが出来る。図３は、太陽光線７の入射角とそれと直角に保持されたパネル２の各月の推移状態を示したものである。固定して取り付けられたパネル２は、図示した１２月から７月までの８ヶ月間で、入射光とパネル面２が直角になる機会は１回だけである。しかし本願の方法によれば、月にわづか２回の補正でも、その機会を１１回に増やすことが出来る。なおこの図は各月の初日の１２時のもので、１月、６月は、隣の月とほとんど差が無いので省略してある。東西に一日１２０°近くを移動する、太陽光線７の朝から晩の入射角に対するパネル面２の直角性も、補正の対象に入れることが出来る。この太陽の移動は早く、きめ細かな直角性を得るには、１０分おき以内の補正が必要になる。勿論、本願の取り付け方法の、取り付け機構にしても、手動のセンサー６も、此れに充分対処できる能力を持っている。しかしこの短い時間の間隔でセンサー６を目で確認し、手動の補正操作をするのは少し無理である。従って取り付け状態や条件等に応じた、色々な形態を作ることになる。本願の取り付け方法は、手動の色々な形態に充分に対処出来る幅広い効果を持っている。パネル面２が平らに固定されて取り付けられているものでは、太陽光線７の入射角とパネル面２とのなす角が直角になる機会は、図示するように一日一回、１２時だけである。これを本願の方法により一時間に一回ずつ補正をすれば、その機会を７回に増やす事が出来る。
電動にすると、角度調整に全く人手を要しない。太陽光線７の入射角度の移動の範囲は、図３、図５に示してあり、一応は此れに対処すれば良い。しかし太陽の動き自体は複雑で、一瞬も休まず刻一刻と移動している。刻々と変化し続ける太陽光線７の入射角に対して、センサー６は一定の変化が起きる度に補正用の電流を流し、モーターは入射光線に対する、パネル２の上下左右の直角性を其の度に細かく修正することになる。日照のある限り、発電効率を良くするための作動を、僅かな時間の間隙を開けながら休み無く続ける事になる。
なお本願は、屋根のように固定された物に使うだけでなく、自動車のような移動する物体にも使うことが出来る。また本願の特徴の一つは、太陽光線を利用した角度のセンサー６が、パネル２の直角性の角度修正をする時に、南方向の取り付け設置時のずれ等の歪も、一緒に修正してしまう事である。
発電量の変化に付いては、発電量の数字や、角度のセンサーの測定による太陽の入射光線の角度等を表に並べて見ると、固定した発電システムに比べて、本願は２倍近くに発電量が増加する可能性がある。次にその実測のデータを示す。表のＡは南北が３０°東西方向が０°に設定して固定された、太陽光発電システムの、各時間におけるコントローラーの、表示板の数字Ｗである。
Ｂは、本願の太陽の角度のセンサーで測定した南北、東西の其の時点における太陽光の入射角度と、角度のセンサーの、上板のパネルの角度である。差は、太陽の変化を分かり易くするために設けたもので、太陽の移動により、固定した発電システムの理想的な状態の南北６０°東西９０°を基準とした角度に対して起こる、入射角度の差である。また理想的な状態の、南北３０°東西の水平０°に対する発電パネルの角度の差でもある。固定したパネルの理想的な状態では、太陽の入射光線と発電パネルは直角に交わり、直角性に対する角度の差は０°である。表に示した差の角度は、この直角性に対する角度の差違でもある。Ｃの差の合計は、南北、東西の異質な物の合計ではあるが、変化を明らかにするために設けたものである。太陽とパネルの理想的な状態にあっては、この数字は０°になり、最高の発電量が得られる状態になる。このデータは１日を通した日照の強さが安定し、１時間おきにデータの記録が取れた、１２月のものである。
2006156923.tif 000001
本願の太陽の角度のセンサーは、太陽の入射光線の角度を測定する時に、センサーの上板のパルネを太陽に直角に向けて測る機構になっている。したがって、センサーのパネルは変動する太陽光線の角度に対応して、自動的に表Ｂのパネルのような数値を取り、太陽光線と直角になる。センサーと連動している、可動な発電システムも、データのパネルのような数値を取り、太陽光線とパネルが直角に交わり、表Ｃの差の合計が０°の理想的な状態になる。そして太陽光線の角度の測定を続ける限り、１日を通して常に、最大の発電が可能な状態を維持する。表のＢのデータは、これらの事を示している。
可動な発電システムでは、差は全く異質のものになる。測定している太陽の角度そのものが基準になる。又これに順応して変化して行くパネルの角度そのものが基準になるので、表に示した差はすべて０°になる。これも本願の可動なシステムが常時、最大の発電が可能な状態であることを示すものである。
発電量については、３月の１２時のデータに、南北、太陽６０°差０°パネル３０°東西、太陽８０°差１０°パネル１０°差の合計１０°で発電量が４５００Ｗの記録がある。可動な発電システムのパネルは常に理想的な状態になっていて、角度の差の合計も常に０°なので、最大の発電量は４５００Ｗ以上であるが、この数値を可動な発電システムの最大の発電量４５００Ｗと仮定する。表Ａの発電量と比べると、７時の時点では１０倍以上の、９時では２倍近くの発電量の可能性を示している。表Ａの発電量Ｗの１時間当りの平均値は、２２６５Ｗになる。又これは南北、東西の異質な物の差の合計ではあるが、表Ｃの、差の合計の１時間当りの平均値を出してみると６６°になる。これは表Ａの９時のデータに相当するもので、発電量は２２００Ｗである。この２つの計算から、この日の固定した発電システムの１時間当りの発電量の平均値を、概算２３００Ｗと仮定する。また可動な発電システムの１時間当りの発電量の平均値を、先に仮定した数値により計算すると４５００Ｗになる。両者を比べてみると、可動な発電システムは、１日を通した発電量が、２倍近くになる可能性を秘めている。なお表のデータは、発電パネルは角度の差が増えれば発電量が減り、角度の差が減れば発電量が増え、差が０°になれば最大の発電量になる事を示している。本願の、電動の角度のセンサーの角度差は、常に０°か０°に極めて近いものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】取り付け機構の、一部を分解した斜視図。
【図２】取り付け機構の、一部分の平面図。
【図３】南北の太陽光線の入射角度と、此れに直角なパネル面の、推移を示す側面図。
【図４】太陽光線の角度のセンサーの、構造を示す斜視図。
【図５】東西の太陽光線の入射角度と、此れに直角なパネル面の、推移を示す側面図。
【符号の説明】
【０００８】１  取り付け機構の外枠
２  太陽光発電パネル
３  取り付け機構の内枠
４  軸
５  軸受け
６  太陽光線の角度センサー
７  太陽光線
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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